JP2018041830A - 結晶欠陥評価方法 - Google Patents
結晶欠陥評価方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018041830A JP2018041830A JP2016174649A JP2016174649A JP2018041830A JP 2018041830 A JP2018041830 A JP 2018041830A JP 2016174649 A JP2016174649 A JP 2016174649A JP 2016174649 A JP2016174649 A JP 2016174649A JP 2018041830 A JP2018041830 A JP 2018041830A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- defect
- oxide film
- size
- crystal
- crystal defect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 172
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 22
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 13
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 36
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 8
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
- G01R31/2831—Testing of materials or semi-finished products, e.g. semiconductor wafers or substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/9501—Semiconductor wafers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/9501—Semiconductor wafers
- G01N21/9505—Wafer internal defects, e.g. microcracks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
- H01L22/24—Optical enhancement of defects or not directly visible states, e.g. selective electrolytic deposition, bubbles in liquids, light emission, colour change
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
また、特許文献1の欠陥サイズの求め方については、所定のサイズの欠陥を作ったのではなく、OPPで検出された全てのCOPの密度(累積欠陥密度)とGOI不良(GOI歩留まり)から、サイズが比較的大きなCOPがGOIを劣化させるものと仮定して、GOI欠陥の最小サイズを求めている。つまり、欠陥サイズとGOI不良の関係について確認をしていない。
実際に、特許文献1の測定では、ゲート酸化膜厚108nmの水準の良品率(GOI歩留まり)99.1%というのは、測定数229個のうち不良は2点だけであり、この良品率を用いて密度(GOI欠陥密度)計算をするには精度の点で無理がある。
具体的には、図1のS11において、複数のシリコンウェーハを準備し、図1のS12において、準備した複数のシリコンウェーハのそれぞれに、評価する結晶欠陥の複数のサイズに対応する複数種類の厚さの酸化膜を形成し、図1のS13において、それぞれ膜厚の異なる酸化膜が形成された複数のシリコンウェーハのGOI特性を測定し、図1のS14において、複数のGOI特性の測定結果からシリコンウェーハ内の結晶欠陥サイズ別の結晶欠陥分布を求めることができる。
酸化膜厚さ5nm、10nm、25nmの3種類の酸化膜をそれぞれ形成した、同じロットのシリコン単結晶から切り出した3枚の直径300mmのシリコンウェーハについて酸化膜耐圧を測定した。ここで、同じロットのシリコン単結晶から切り出したシリコンウェーハでは欠陥分布はほぼ同じになると考えられる。
また、通常、酸化膜耐圧はシリコンウェーハの一部しか測らない(面積で1%〜10%)ため、欠陥密度が低い場合は欠陥の見逃しが起きやすく、欠陥があってもGOI不良を起こさないと誤解を招く場合がある。欠陥の見逃しが無くなるように、全面を測定する事もよくあるが、測定の容易さなどから、一点当たりの面積を広くするのが通常のやり方である。しかし、その場合、正確な欠陥分布が分からなくなる問題が生じる。そこで、今回の酸化膜耐圧は、2×2mm2のパターンを14700個敷き詰めたパターンを用いて、全面を細かく測定する事にした。
図2からわかるように、3枚のシリコンウェーは同じ欠陥分布であるにもかかわらず、酸化膜厚さの違いによって、欠陥分布が全く異なる結果となった。
1)25nm近辺のサイズの欠陥は外周に多くあり、中心には無い。
2)10nm近辺のサイズの欠陥はウェーハ全体に存在し、外周の方が高密度である。
3)5nm近辺のサイズの欠陥は全体的に低密度である。
Claims (3)
- シリコンウェーハ内に存在する結晶欠陥の分布を評価する結晶欠陥評価方法であって、
評価する結晶欠陥のサイズと同じ厚さの酸化膜を前記シリコンウェーハに形成して前記シリコンウェーハのGOI特性を測定し、前記GOI特性が低下した領域では前記酸化膜の厚さと同等のサイズの結晶欠陥が存在していたと見做して、前記GOI特性の測定結果から前記シリコンウェーハ内の評価する結晶欠陥サイズの結晶欠陥分布を求めることを特徴とする結晶欠陥評価方法。 - 前記評価する結晶欠陥のサイズを複数とし、前記シリコンウェーハ内の結晶欠陥サイズ別の結晶欠陥分布を求めることを特徴とする請求項1に記載の結晶欠陥評価方法。
- 前記評価する結晶欠陥のサイズは10nm以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の結晶欠陥評価方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016174649A JP6536517B2 (ja) | 2016-09-07 | 2016-09-07 | 結晶欠陥評価方法 |
CN201780054775.9A CN109661720B (zh) | 2016-09-07 | 2017-08-16 | 结晶缺陷评价方法 |
PCT/JP2017/029419 WO2018047590A1 (ja) | 2016-09-07 | 2017-08-16 | 結晶欠陥評価方法 |
DE112017004042.6T DE112017004042T5 (de) | 2016-09-07 | 2017-08-16 | Verfahren zum bewerten von kristallfehlern |
KR1020197005940A KR102384611B1 (ko) | 2016-09-07 | 2017-08-16 | 결정결함 평가방법 |
US16/328,884 US10983158B2 (en) | 2016-09-07 | 2017-08-16 | Method for evaluating crystal defects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016174649A JP6536517B2 (ja) | 2016-09-07 | 2016-09-07 | 結晶欠陥評価方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018041830A true JP2018041830A (ja) | 2018-03-15 |
JP6536517B2 JP6536517B2 (ja) | 2019-07-03 |
Family
ID=61562761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016174649A Active JP6536517B2 (ja) | 2016-09-07 | 2016-09-07 | 結晶欠陥評価方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10983158B2 (ja) |
JP (1) | JP6536517B2 (ja) |
KR (1) | KR102384611B1 (ja) |
CN (1) | CN109661720B (ja) |
DE (1) | DE112017004042T5 (ja) |
WO (1) | WO2018047590A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102255421B1 (ko) * | 2020-08-11 | 2021-05-24 | 충남대학교산학협력단 | 단결정 산화갈륨의 결함 평가방법 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05102273A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-23 | Mitsubishi Materials Corp | シリコンウエーハの結晶評価方法 |
JP2007191350A (ja) * | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Sumco Corp | Igbt用シリコン単結晶ウェーハ及びigbt用シリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
JP2010056264A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Sumco Corp | シリコンウェーハの評価方法および製造方法 |
JP2014107374A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Sumco Corp | 半導体試料の電気的評価方法および評価装置 |
JP2015154065A (ja) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の品質評価方法 |
JP2016103528A (ja) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウェーハの評価方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08261831A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-10-11 | Sumitomo Sitix Corp | シリコンウェーハの評価方法及び酸化膜耐圧特性のすぐれたシリコンウェーハ |
JP2000091172A (ja) * | 1998-09-10 | 2000-03-31 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウェーハ及びその品質評価及び管理方法 |
JP2000315714A (ja) * | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体シリコンウエーハの評価方法および評価装置 |
JP3994665B2 (ja) * | 2000-12-28 | 2007-10-24 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウエーハおよびシリコン単結晶の製造方法 |
US6986925B2 (en) * | 2001-01-02 | 2006-01-17 | Memc Electronic Materials, Inc. | Single crystal silicon having improved gate oxide integrity |
JP2005216993A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウエーハの評価方法 |
JP2006203089A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウェーハの評価方法 |
JP2006208314A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウエーハの結晶欠陥の評価方法 |
US8111081B2 (en) * | 2007-01-05 | 2012-02-07 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for evaluating silicon wafer |
JP2010016078A (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウェーハ及びシリコン単結晶ウェーハの製造方法並びにシリコン単結晶ウェーハの評価方法 |
JP5729098B2 (ja) * | 2011-04-07 | 2015-06-03 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウェーハの評価方法 |
KR101472349B1 (ko) * | 2013-05-21 | 2014-12-12 | 주식회사 엘지실트론 | 반도체용 실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼 |
JP6256413B2 (ja) * | 2015-05-27 | 2018-01-10 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウェーハの評価方法 |
-
2016
- 2016-09-07 JP JP2016174649A patent/JP6536517B2/ja active Active
-
2017
- 2017-08-16 WO PCT/JP2017/029419 patent/WO2018047590A1/ja active Application Filing
- 2017-08-16 US US16/328,884 patent/US10983158B2/en active Active
- 2017-08-16 CN CN201780054775.9A patent/CN109661720B/zh active Active
- 2017-08-16 KR KR1020197005940A patent/KR102384611B1/ko active IP Right Grant
- 2017-08-16 DE DE112017004042.6T patent/DE112017004042T5/de active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05102273A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-23 | Mitsubishi Materials Corp | シリコンウエーハの結晶評価方法 |
JP2007191350A (ja) * | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Sumco Corp | Igbt用シリコン単結晶ウェーハ及びigbt用シリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
JP2010056264A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Sumco Corp | シリコンウェーハの評価方法および製造方法 |
JP2014107374A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Sumco Corp | 半導体試料の電気的評価方法および評価装置 |
JP2015154065A (ja) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の品質評価方法 |
JP2016103528A (ja) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウェーハの評価方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20190046819A (ko) | 2019-05-07 |
CN109661720A (zh) | 2019-04-19 |
DE112017004042T5 (de) | 2019-06-19 |
WO2018047590A1 (ja) | 2018-03-15 |
KR102384611B1 (ko) | 2022-04-08 |
JP6536517B2 (ja) | 2019-07-03 |
CN109661720B (zh) | 2023-05-26 |
US10983158B2 (en) | 2021-04-20 |
US20190212384A1 (en) | 2019-07-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20110031981A1 (en) | Valuation method of dielectric breakdown lifetime of gate insulating film, valuation device of dielectric breakdown lifetime of gate insulating film and program for evaluating dielectric breakdown lifetime of gate insulating film | |
Degraeve et al. | Reliability: A possible showstopper for oxide thickness scaling? | |
TWI610310B (zh) | 缺陷隔絕系統與偵測電路缺陷的方法 | |
JP2005134255A (ja) | 試験装置、良否判定基準設定装置、試験方法及び試験プログラム | |
WO2018047590A1 (ja) | 結晶欠陥評価方法 | |
JP2014052356A (ja) | 絶縁材料の劣化診断方法及び装置 | |
US7932105B1 (en) | Systems and methods for detecting and monitoring nickel-silicide process and induced failures | |
JP7153268B2 (ja) | 欠陥識別方法、SiCエピタキシャルウェハの評価方法及びSiCエピタキシャルウェハの製造方法 | |
JP4844101B2 (ja) | 半導体装置の評価方法および半導体装置の製造方法 | |
US6812050B1 (en) | System and method of evaluating gate oxide integrity for semiconductor microchips | |
JP2006013532A (ja) | 半導体ウエハの誘電層のソフトブレークダウンを検出する装置及び方法 | |
JP5487579B2 (ja) | シリコンウェーハの評価方法および製造方法 | |
JP2019168298A (ja) | 電子デバイスの評価方法および評価装置 | |
JP2013162112A (ja) | 欠陥判別装置、およびその方法 | |
JP2008205230A (ja) | トレンチ構造のmos半導体装置、寿命評価装置及び寿命評価方法 | |
JP2016039374A (ja) | 半導体ウェーハの表面上の欠陥を検出するための表面検査システムの動作状態を監視するための方法 | |
JP2007258488A (ja) | 絶縁膜の絶縁破壊寿命推定方法 | |
US7453280B1 (en) | Method for testing semiconductor devices | |
JP5018053B2 (ja) | 半導体ウエーハの評価方法 | |
JP2008034432A (ja) | 半導体装置の検査方法 | |
JP2008172045A (ja) | 半導体装置の検査方法および接触抵抗測定回路 | |
JP4735337B2 (ja) | 半導体素子の評価方法、ならびに半導体ウェーハの品質評価方法および製造方法 | |
JP2003332399A (ja) | 絶縁膜の評価方法及び評価装置 | |
JP2017152544A (ja) | 単結晶ウェーハの評価方法 | |
JP2017017135A (ja) | Dlts測定装置の管理方法およびdlts測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180816 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190507 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190520 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6536517 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |